混凝土溢流坝
溢流坝既是泄水建筑物，又是挡水建筑物；既要满足稳定和强度的要求，又要满足水力条件的要求。例如：要有足够的泄流能力；应使水流平顺地流过坝面，避免产生振动vibration和空蚀cavitation
damage；应使下泄水流对河床不产生危及坝体安全的局部冲刷，不影响枢纽中其它建筑物的正常运行等。
一、溢流坝孔口尺寸的拟定
溢流坝孔口尺寸的拟定包括过水前缘总宽度、堰顶高程、孔口数目和尺寸。应根据洪水流量和允许单宽流量、闸门型式、以及运用要求等因素，通过水库的调洪演算、水力计算和方案的技术经济比较确定。
（一）溢流坝下泄流量的确定
Q＝Qs－aQ０
通过溢流坝顶的下泄流量Q，通过枢纽的下泄流量Qs，a为安全系数，正常运用时取0.75～0.9，校核情况取1.0
(二）溢流孔口尺寸确定和布置
溢流坝前缘总净宽可由下式确定：L=Q/q　（q指单宽流量）
在Q已定的前提下，提高q值，可使L减小，从而降低溢流坝体、交通桥和工作桥等造价，对山区狭窄河道上的枢纽布置也有利；但却加大了非溢流坝的长度，增加了闸门和闸墩的高度，同时对下游消能防冲要求也要相应提高。
若选用过小的单宽流量，虽可降低消能工费用，但会增加溢流坝的造价和枢纽布置上的困难。
所以，单宽流量的选择是一个技术经济比较的问题。
一般来说，当河谷狭窄、基岩坚硬，且下游水深较大时，可选用较大单宽流量，以减小溢流前缘宽度，便于枢纽布置；当河床基岩较软弱或存在地质构造等缺陷时，该值应较小些。
以往一般情况，软弱基岩20~50m3/s/m,较好基岩50-~70,特别坚硬完整基岩100~150
随着坝下消能技术水平的提高，q的取值有加大的趋势。
乌江渡拱形重力坝，设计单宽流量165m3/s/m，校核单宽流量超过200。西班牙、葡萄牙一些工程，高达300。
对于堰顶装设闸门控制的溢流坝，当过水净宽L确定后，常需用闸墩将溢流段分隔成若干等宽的溢流孔。设每孔净宽为b,孔数为n，闸墩厚度为d，则溢流段总宽度为LQ=L-(n-1)d=nb+(n-1)d
选择n，b时，需考虑闸门的型式和制造能力、闸门跨度与高度的合理比例，以及运用要求和坝段分缝等因素。若每孔宽度过小，则闸门和闸墩数增加，溢流段加宽；若孔宽过大，则闸门尺寸加大，启闭设备加大，相应的制造和安装均较复杂。我国目前大、中型混凝土坝一般采用b=8~16O米，有排泄漂浮物要求时，可加大到18~20米。闸门宽高比为1.5~2.0左右，应尽量采用闸门规范中推荐的标准尺寸。
溢流孔划分应与坝段宽度（横缝间距）相适应，一般单孔宽b加闸墩厚d即为一个坝段宽。工程上常有两种布置方式：一种是横缝设于闸墩中间，各坝段若产生相对不均匀沉陷可不影响闸门启闭，工作比较可靠，但闸墩厚度较大，溢流前缘总宽增加；另一种是横缝布置在闸孔中间，闸墩受力条件较好，可以做得较薄，溢流前缘总宽减小，但当相邻坝段发生不均匀沉陷时，闸孔的变形影响闸门的启闭，适用于基岩较坚硬完整的情况。
在确定溢流孔口宽度的同时，也要一起确定溢流坝的堰顶高程，这是因为由溢流前缘总净宽L和堰顶水头H0所决定的溢流能力，应与要求达到的下泄流量Q相当.
二、溢流坝的剖面布置
溢流坝基本剖面的确定原则与非溢流坝完全相同。为满足泄水的需求，其实用剖面是将坝体下游斜面修改成溢流面。溢流面形状应具有较大的流量系数，泄流顺畅、坝面不发生空蚀。
（一）溢流面曲线
溢流坝面由顶部曲线段、中间直线段和下部反弧段三部分组成。
顶部曲线段（溢流堰）的形状对泄流能力和流态有很大的影响。根据在设计水头下堰面是否允许出现真空（负压），分为真空剖面和非真空剖面堰两种类型。前者流量系数较大，但出现负压容易引起坝体振动和堰面空蚀，因此应用不多。对于坝顶溢流式孔口工程中常采用非真空剖面堰克-奥曲线和幂曲线（WES曲线）两种。前者的曲线坐标所确定的剖面较宽厚，常超过稳定和强度的要求，且施工放样不方便，国内目前已较少采用。后者是由美国陆军工程师团水道实验站提供的，帮称为WES曲线（估为water
experimental station的缩写)，它具有流量系数较大、剖面较小和便于施工放样的优点。
下部反弧段的作用是使经溢流坝面下泄的高速水流平顺地与下游消能设施相衔接，要求沿程压力颁布均匀，不产生负压和不致引起有害的脉动。通常采用圆弧曲线，反弧半径R=6~10h，h为校核洪水位闸门全开时反弧处的水深。或用R/H=0.3~0.7，研究说明，R值在不过分影响布置和工程量时，宜取大一些为好，中间直线段与顶部曲线段和下部反弧线相切。
（二）溢流重力坝剖面布置
溢流重力坝的实用剖面是由三角形基本剖面修改而成的。在溢流面曲线段、直线段和反弧段根据水力学条件确定之后，就可用基本剖面与溢流面曲线相拟合，形成多种可能的实用剖面。
剖面确定以后，要对各种荷载组合进行稳定和强度验算。
土基上的溢流重力坝，由于坝体与地基间的摩擦系数较小，地基承载力较低，为了满足稳定的要求，溢流坝的底宽需加大，故常用向上游延伸的展宽型剖面，利用水重增加稳定，既节省混凝土方量，又改善库空时地基应力的分布情况。土基上溢流坝的上游需作铺盖或板桩等防渗设备，下游要作护坦、海漫等消能防冲设备。
（三）溢流拱坝剖面布置
拱坝在平面呈弧形，通过堰顶下泄水流有向心集中的特点，水舌落水处单宽流量增大，加剧下游消能防冲的困难；拱坝断面厚度较薄，坝顶溢流水舌不易与坝面紧贴，故其溢流剖面也有一些与重力坝不同之处。
重力拱坝下游面坡度接近于坝面溢流的要求，水流通过堰顶后可沿坝面下泄，最后以挑流或底流与下游尾水衔接。因此重力拱坝的溢流面仍可由堰顶曲线段、中间直线段及下部反弧段组成。
西班牙阿尔德达维拉溢流拱坝剖面，坝高140米，最大泄量11700方/S，设8孔弧形闸门，由于水流向心集中和下游河谷狭窄，下部合并为4孔，以窄缝式挑流与下游尾水衔接
中国凤滩空腹重力拱坝，坝高112.5米，坝顶设13个溢流孔，最大泄量为26600方/S，孔口单宽流量为146方/S/M，是目前拱坝坝顶溢流量最大的工程。其特点是在溢流坝面上采用高低挑流坎相间布置，使高速水流在空中相互撞击消能。
中国吉林白山重力拱坝溢流剖面，堰顶曲线采用WES曲线，中间直线溢流面的坡度为1：0.5，下部反弧段的圆弧半径R=20米，堰顶设平面闸门控制水流。
*转自亿维部分文摘：挑流、底流、面流消能的优缺点
工程实际中，消能方式的选择是一个十分复杂的问题，必须结合具体工程，兼顾水力、地形、地质及应用条件进行综合分析选定。上述三种消能型式的优缺点如下：
(1)底流消能的优点：水跃稳定，安全可靠，消能效果好，下游水面波动小。缺点：消力地的工程量大，增加工程造价。
(2)挑流消能的优点：节约护坦工程，可降低造价，消能效果好。缺点：空中雾气大，尾水波动大，要求下游河床抗冲能力强。
(3)面流消能的优点：主流在表面，底部流速小，不易冲刷河床，有利于漂木、漂冰和宣泄其他漂浮物。缺点：水流衔接形式复杂多变，不易控制。下游水面波动很大，两岸易遭冲刷，有碍航运及水轮机工作。
对于中等厚度的拱坝，可在岸边低坝段的坝面上溢流，这样只需适当扩大断面，增加少量混凝土，即可使下游坝面在溢流时不产生过大的真空度。
薄拱坝常用的坝顶溢流方式有坝顶跌流、坝顶挑流和滑雪道泄流等。
&1、坝顶跌流
水流经过坝顶自由跌入河床。
优点：结构简单，施工方便
缺点：水舌落水点距坝脚较近，冲刷坑的位置靠近坝基，冲刷严重时会威胁大坝安全。
适用：下流河床基岩良好，下游坝坡较陡或向下游倒悬的双曲拱坝。
应对：对于高拱坝的坝顶跌流，为了防止发生严重的冲刷，常需采用消能防冲设施，如采用跌流消力池，或在下游设二道坝抬高水位形成水垫消能。
（1）泄洪流量最大的坝顶跌流工程：美国的莫西罗克拱坝，高185米，在坝顶中部设置4个由13米*15.2米弧形闸门控制的溢流孔，4孔总泄洪流量为7800方/秒，单宽流量为150方/秒/米。
（2）跌流落差最大的坝：英古里拱坝，高272米，坝顶设6个溢流孔，总泄洪流量为2500方/秒。
（3）我国采用坝顶跌流的最高砌石双曲拱坝：群英拱坝，95米，在坝顶中部设置7个溢流孔。
2、坝顶挑流
为了加大起挑流速和挑距，常在溢流堰堰顶曲线末端设置挑流鼻坎。这种型式挑距较远，有利于坝身安全。挑流鼻坎多采用连续式结构，挑坎末端与堰顶之间的高差一般不大于6~8米，大致为设计水头的1.5倍，反弧半径R与堰顶设计水头Hd大致相近。
（1）利用坝顶鼻坎挑流泄洪流量最大的拱坝：南非的亨德列·维尔沃特双曲拱坝，高90米，由坝顶中间泄洪，总泄洪流量为19000方/秒。
（2）我国的几座鼻坎挑流式拱坝：四川长沙坝；湖南花木桥；前苏联拉章乌尔；贵州水车田
3、滑雪道泄流
滑雪道式的溢流面由坝顶曲线段、泄槽段和挑流鼻坎flip
bucket段三部分组成。泄槽常为坝体轮廓以外的结构部分，可以是实体结构，也可做成驾空或利用水电站厂房顶构成。这种形式适用于流量大，河床较窄或河床基岩条件较差需要水流挑至更远处的情况。
（四）溢流支墩坝剖面布置
1、溢流大头坝常采用封闭式支墩，即将支墩下游部分扩大形成溢流面板，其溢流形态与溢流重力坝相同。
（1）新丰江大头坝溢流坝段剖面，坝高105米，坝顶设3个15*11米的溢流孔，最大泄洪量为3800方/秒，堰顶曲线下接1：0.5的斜坡溢流面及挑流鼻坎。
（2）浙江省湖南镇梯形坝溢流坝段的剖面，坝高129米，是截止80年代末最高的溢流支墩坝。
2、溢流平板坝的溢流面板自由支承在支墩的加厚部位（牛腿）上，这样能较好地适应地基和温度变形且不产生附加应力。溢流平板坝既可建在岩基上，也可建在非岩基或软弱岩基上。后者需要在坝底上设置连续的基础底板，并设置排水孔以减小扬压力。
三、溢流坝的结构布置
大中型工程的溢流坝，为了满足运用的要求，在溢流坝顶常设有闸门gate、闸墩pier、启闭机hoist、工作桥operating
bridge和交通桥traffic
bridge等结构和设备。工作桥的高度应根据闸门启闭的需要来确定，交通桥的高程应与非溢流坝顶一致。在溢流坝段与非溢流坝段的联接处还设有边墩、导墙等。
(一）闸门布置
溢流坝上的闸门有工作闸门和检修闸门。
工作闸门需在动水中启闭，要有较大的启闭力，常用的有平面闸门和弧形闸门。前者结构简单、闸墩受力条件较好，但闸墩较厚；后者启门力较小、闸墩较薄、且无门槽、水流平顺、局部开启时水流条件也较好，但闸墩较长，受力条件较差。设计时应根据孔口尺寸、对闸门启闭速度的要求与运行可靠程度，以及是否需要调节流量等因素来选择门型。
工作闸门一般布置在溢流堰顶点，以减小闸门高度。有时为了避免闸门局部开启时水舌脱离坝面而产生真空，可将闸门布置在堰顶稍偏下游一些，以压低水舌使其贴堰面下泄。闸门顶应高出水库正常挡水位，弧形门的支承铰应高于溢流水面，以防漂浮物堵塞。
检修闸门位于工作闸门之前，两者之间应留有1~3米的净距离，以便于检修。全部溢流孔通常只备有1~2个检修闸门，供检修工作闸门时交替使用。若水库水位每年有较长连续时间在溢流堰顶以下，也可以不设检修闸门。
溢流坝上的闸门启闭机有固定式和移动式两种。前者固定在工作桥上（如卷扬机），多用于弧形闸门；后者可沿轨道移动（如门架式起重机）启闭几扇闸门，多用于平面闸门。
(二）闸墩及工作桥
闸墩的作用是将溢流前缘分隔为若干孔口，并支承闸门strobe、启闭机hoist和桥梁等传来的荷载。闸墩的平面形状应尽量减小孔口水流的侧收缩，使水流平顺地通过闸孔。闸墩头部常采用半圆形semi-circle、椭圆形oval或流线形墩尾形状一般逐渐收缩成流线形，以利于水流在坝面上扩散。
闸墩的长度应满足工作桥、交通桥及启闭机等布置的要求。闸墩承受闸门传来的水压荷载较大，常需配置受力钢筋stressed
steel或构造钢筋constructional steel，并将拉力钢筋tensile steel伸入坝体受压区。
工作桥多采用钢筋混凝土结构，大跨度的工作桥也可采用预应力钢筋混凝土结构l
（三）边墩、导水墙
边墩是溢流坝与相邻非溢流坝或其他水工建筑物的连接结构，也是溢流坝两端的闸墩，用以支承边跨坝顶桥梁和闸门。边墩向下游延伸成为导墙，其作用是防止溢流坝面上的水流向两侧非溢流坝漫溢。
四、溢流坝面的空蚀及减蚀措施
溢流坝面在高速水流的作用下，由于外形轮廓设计不当或施工质量不好造成建筑物表面不平整，水流在贴近边界处可能产能负压，当水流中的压强低于饱和蒸汽压强时，便产生空化。当空化水流运动到高压区时空泡就会破裂，这种破裂的过程极为短暂，但所产生的压力却很大，如果空泡溃灭靠近建筑物表面，则边壁会受到巨大的冲击力。这种冲击力超过结构表面材料颗粒的内聚力时，便发生剥离状的破坏，称为空蚀现象。
第三节 坝身泄水孔
一、重力坝的泄水孔
（一）泄水孔的位置
泄水孔可设在溢流坝段或非溢流坝段内，它的主要组成部分包括：进口段、闸门段、孔身段、出口段和下游消能设施等。
泄水孔的进口高程一般应根据其用途和水库的运用条件确定。例如：
（1）对于配合或辅助溢流坝泄洪兼作导流和放空水库用的泄水孔，在不发生淤堵的前提下进口高程尽量放低，以利于降低施工围堰或大坝的拦洪高程；
（2）对于放水供下游灌溉或城市用水的泄水孔，其进口高程应与坝后引水渠首高程相适应；
（3）对于担负排沙任务的泄水排沙孔的进口高程，应根据水库不淤高程和排沙效果来确定。
&*进口高程愈低，闸门承受的水头愈大，闸门和启闭设备的构造愈为复杂，不仅增加造价，也使操作更为困难。因此，为了降低闸门的作用水头，工程中有时在不同高程上布置几排泄水孔，以便于在不同库水位下轮换工作。
为控制水流和检修之用，深式泄水孔也需要设置工作闸门和检修闸门。有压泄水孔的工作闸门常设在下游出口处，闸门局部开启时可避免振动，且便于操作和检修。无压泄水孔的工作闸门和检修闸门一般都设在进口段，门后孔道突然扩大，以保证门后为无压明流状态。
泄水孔最常用的门型为平面闸门plane strobe和弧形闸门curved
strobe。前者布置紧凑compact、启闭机gate hoist可设在坝顶dam
crest，但启门力较大，闸门不能局部开启。门槽gate
slot水流不平顺，易产生空蚀cavitation和振动。后者不需设置门槽，水流条件较好，可以局部开启，且启门力较小；但结构较复杂，闸门操作室control
room所占空间较大，对坝体结构削弱较多。对于断面较小的泄水孔，也可采用平面滑动阀门sliding valve。
高速水流通过平面闸门的门槽时，由于水流在门槽处边界突变，极易产生扰动disturbance、旋涡volution，使门槽及其附近的边壁或底板上发生空蚀，影响工程的安全运行。国内外许多工程都发生过门槽空蚀现象。
有压泄水孔的孔身断面一般为圆形circular，因为圆形断面过水能力较大，受力条件较好。
无压泄水孔的断面通常采用矩形或城门洞形（圆拱直墙）。
二、拱坝的泄水孔
拱坝是一种空间整体结构spatial integral
structure，在坝体内布置泄水孔的技术问题较重力坝复杂。对薄拱坝开设泄水孔特别要注意以下问题：（1）考虑开孔的坝体结构设计structural
design of the dam；（2）设计避免进水口及消能工发生空蚀的体型avoid cavitation while
designing inlet；（3）防止高速射流jet flow对下游河床lower riverbed及岸坡bank
slope冲刷scour危及坝体安全和岸坡的稳定；（4）泄水孔泄水时不引起坝体振动。avoid dam vibration while
dischargin water
拱坝泄水孔是位于水面以下一定深度的中孔或底孔，中孔多用于泄放洪水，底孔多用于放空水库、辅助泄洪和排沙、以及施工期导流river
diversion等。拱坝泄水孔一般都是压力流pressure
flow，比坝顶溢流式水头高、流速大，出口水流挑射距离远，有利于大坝的安全。
工程实践和试验研究表明，拱坝坝身开孔除了对孔口周围的局部应力有影响外，对整个坝体的应力影响不大。应力集中区的拉应力可能使孔口边缘开裂，但只限于孔口附近，不致危及坝的整体安全。对于局部应力的影响，可在孔口周围适当地布置钢筋。考虑到孔口较大时对坝体断面有所削弱及应力重分布的影响，孔口附近的坝体也可以适当加厚。
泄水中孔的工作闸门常采用弧形闸门或平面闸门。对于薄拱坝为防止消弱坝体的整体性，通常将检修闸门设于拱坝的上游面，工作闸门设于拱坝下游面泄水孔的出口处。这样不仅便于布置闸门的启闭设备，而且结构模型试验资料表明，在坝的下游面孔口末端设置闸墩和挑流坎，也局部增加了孔口附近坝体的厚度，可以明显地改善孔口周边的应力状态。出口下游的挑流坎，除把水流挑射远离坝体外，还可改善孔底的拱向应力。对于较薄的拱坝，泄水中孔的断面一般都采用矩形。为了使水流平顺地通过泄水孔，避免发生空蚀和振动，应合理设计泄水孔的体型。对大、中型工程的泄水孔体型，包括从进口到出口的形状和曲线，应通过水工模型试验确定。
三、支墩坝的泄水孔
大头坝：泄水孔可穿过头部沿支墩内布置，也可在支墩间的空腔中布置，水流可为有压流，也可为无压流。
平板坝：进水口穿过挡水面板，利用两支墩之间的空腔布置泄水槽，形成明流泄水道；也可利用钢管穿过挡水面板，将水流直接泄入下游消力池内，但应在面板与钢管连接处加厚面板，并增加布筋。
连拱坝：泄水孔一般用钢管，可以放在双支墩内，也可通过拱筒，但需局部加厚拱筒。
第四节 消能与防冲
一般天然河道上，水流动能由于沿程克服摩擦、局部冲刷、输运泥沙而逐步消失，而当筑坝蓄水、抬高水位、上下游形成集中落差后，水从上游经枢纽泄至下游，便具有很大能量。如果放任自流，必将冲刷河床及河岸，破坏坝趾下游地基，甚至破坏坝体安全。
一、消能方式
消能措施的主要任务就是尽量促使能量消耗于水流内部阻力（混掺阻力和粘滞阻力），最大限度地限制其冲刷破坏的作用；或使具有巨大能量的水流挑离坝体。因而，消能设计包括两方面的内容：一是建立某种边界条件，对水流起扩散、反击和导流作用，促成符合上述要求的理想水流状态，这就是消能的水力学问题；二是要分析研究这种水流状态对边界的反作用，妥善地设计消能工和防冲措施，这就是消能的结构问题。坝下消能的主要方式有底流消能stilling
basin disipation、挑流消能skip jump、面流消能和消力戽消能等。
二、挑流消能
挑流消能适用于水头较高，下游有一定水垫深度，基岩条件良好的情况。鼻坎挑流消能包括两个过程，一是空中消能，二是水垫水能。前者通过水舌在空中扩散、掺气、与空气摩擦消能，扩散越充分，掺气越多，消能效果越好；后者系水流跌入下游水中以后，形成强烈的旋滚区，并冲刷河床，但冲刷到一定深度，水流的余能便消耗于水滚的摩擦中，冲刷就不再继续加深。因此，下游不深愈大，对减轻河床冲刷愈是有利；水头愈大射程愈远，对坝的安全愈有保证。
（一）鼻坎的型式和尺寸
连续式、差动式两种。
连续式鼻坎的主要优点：构造简单、施工方便、水流平顺、射程较远。缺点：水舌在空中扩散掺气的消能作用较差，冲刷坑较深，引起下游水位波动也较剧烈。挑射角一般采用20～35度。
差动式是在鼻坎末端设置一排坎槽，水流分别从齿坎和齿槽射出，主要作用在于分散水流，加剧挑流水舌在空中的掺气和碰撞，提高消能效果，减小冲刷坑深度，但冲坑最深点距坝脚较近，鼻坎上流态复杂，在高速水流作用下，容易引起空蚀破坏。
差动式鼻坎按齿坎形状不同又分为矩形差动式和梯形差动式两种，
前者齿槽断面为矩形，影响槽中水流的扩散，铅直槽壁易造成较大的负压，引起空蚀；
后者齿槽断面为梯形，促使槽中水流更好地扩散，槽壁为斜面改善水流条件，减小了负压，消能效果较好，但施工比较复杂。
三、底流消能
底流消能是在泄水重力坝的坝趾下游设置一定长度的护坦，使过坝水流在护坦上发生水跃hydraulic
jump，通过水流的旋滚、摩擦、撞击和掺气aerify等作用消能，以减轻对下游河床和两岸的冲刷。底流消能原则上可用于各种高度的泄水坝以及各种河床的地质情况，特别适用于地质条件差，河床抗冲能力低的情况。
底流消能运行可靠，下游流态也比较平稳，对通航和发电尾水影响较小，但土石方开挖量和混凝土浇筑量一般都比较大。
（一）水流衔接分析
（二）护坦的构造
护坦是用来保护水跃区范围内的河床不被高速水流冲刷的板式结构。
护坦通常是水平的，也有倾斜或水平与倾斜相结合的，
护坦通常用混凝土筑成，为了能够承受温度应力，护坦常须在表层布设钢筋。
护坦一般与坝体用伸缩缝分开，避免因不均匀沉陷引起断裂。但若坝体较低且抗滑稳定安全系统不足，也可加大护坦厚度，并对接缝进行灌浆封堵，使护坦与坝连成整体，提高抗滑稳定性。
护坦面积过大时，除应分块施工外，还要在护坦内设置温度伸缩缝，防止产生温度裂缝。顺河向的缝一般与溢流坝的横缝一致，横向缝的间距约为10～15米，护坦承受高速水流的冲刷、磨损等作用，所以要用高强度的混凝土浇筑，其强度等级一般不低于C20,特别是表面常须浇一层抗磨性强的高强度混凝土，为了减小扬压力，护坦底可以设排水沟网，但这种沟网不易检修清理，用垂直穿过护坦的排水孔可有效减小渗透压力，但容易被水流冲毁或泥沙淤塞，要在表面妥善保护。
护坦的厚度可粗略按抗浮稳定条件确定。
四、面流消能
面流消能是利用溢流末端的鼻坎将主流挑至下游水面。在主流下面形成旋滚的水体。其流速低于表面，且旋滚水体的底部流动方向指向坝趾，并使主流沿下游水面逐步扩散，不直接冲刷河河床，达到消能防冲的目的。
面流消能适用于下游水深较大，水位变幅较小，有漂木、排冰等要求的情况。面流消能主要靠表层主流波浪和底部旋滚的作用，消能效率不高，下游水面波动强烈。可绵延数百米，甚至数公里，影响电站稳定运行和下游通航条件，甚至冲刷两岸。
五、戽流消能
戽斗消能是在溢流坝趾设置一个半径较大的反弧戽斗，促使下泄水流在戽内形成旋滚，主流挑向下游水面，形成一种“三滚一浪”的典型流态，即戽内的旋滚，戽后的底部旋滚，主流涌浪及其后的表面旋滚，利用旋滚的摩擦，混掺作用达到消能防冲的目的。
这种消能方式适用于下游尾水深的变幅较小，无排冰、漂木要求，且下游河床和两岸有一定抗冲能力的情况。
主要优点：工程量比底流消能小，冲刷坑比挑流消能浅，且不存在雾化问题。
主要缺点：下游水面波动较大，易冲刷河岸，也不利于下游通航，底部旋滚可能将河床砂石带入戽内造成磨损。
消力戽按其结构可分连续式（实体式）和差动式（齿槽式）两种类型。前者结构简单，应用较广，但存在着水面波动剧烈和戽面易被砂石磨损的缺点；后者有利于改善消力戽的流态，提高消能效果，减小下游水面波动，但施工复杂，且易空蚀，采用时应慎重研究。
设计消力戽时，通常先要根据经验拟定戽斗尺寸。包括反弧半径、戽坎高度和挑角高程等，然后校核各种设计流量的下游水位是否满足产生稳定戽流的要求。
六、宽尾墩联合消能工
宽尾墩的收缩式消能工，即利用闸墩尾部加宽来缩窄过流宽度，急流受到收缩的墩壁作用，产生冲击波，使出口处水深急剧增加，形成窄而高的一道水体，墩的正背面则为无水区，同时，水流产生扰动并大量掺气，其结果射出的水舌在纵向充分扩散，越接近表面，流线的仰角也愈大，射流上下缘间的距离显著增加；水流在平面也向两侧扩散，增加了入水处的面积，水流剧烈扰动和充分掺气加强了消能作用。
收缩后的射流到达反弧段的流态与下游消能建筑物型式有关，当宽尾墩与挑流鼻坎联合使用时，掺气水流到达反弧段后，将向两侧迅速扩散，相邻两孔间的横向扩散水流互相碰撞。激起很高的水冠，在坎末形成高低相间的水股射出，降低了射流入水处的单位面积能量和对河床的冲刷力。当宽尾墩与消力戽联合使用时，收缩射流落入戽内，加速了表面旋滚的掺混作用，两侧还产生纵轴旋涡和涡流，大大地增加了消能作用。
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非溢流坝是水闸重力坝的一部分，重力坝结构的基本图元对象应体现对象之间的包容关系和组装原则，而且各基本图元对象要尽可能地具有相对的独立性。因为一般重力坝都是分段建筑的（碾压混凝土重力坝除外），因此以坝段来考虑基本对象的划分，重力坝可分为非溢流坝段和溢流坝段。
非溢流坝简介
结构的基本图元对象应体现对象之间的包容关系和组装原则，而且各基本图元对象要尽可能地具有相对的独立性。因为一般重力坝都是分段建筑的（除外），因此以坝段来考虑基本对象的划分。重力坝可分为非溢流坝段和段，只要能把它们都简化为基本图元对象的组合就行了。分析非溢流坝段和溢流坝段的结构形体，如果把整个坝段作为一个正实体大图元，其余的图元看做或是包含于这个大图元中的小的负实体，或是需在这个大图元上添加的小的正实体。这样在形成每个基本图元对象后，再根据一定的组装规则把它们组装起来，坝段模型即可形成，最后把各个坝段组合在一起即可得到整个重力坝的三维模型。根据上述原则，考虑所有的重力坝类型（实体、宽缝、空腹）。
非溢流坝图元对象的组装
在单个非溢流基本实体图元对象形成后，要把它和其他的实体图元对象组装为一个有机的重力坝实体.这里必须考虑两个方面：一是它和其他负实体对象和正实体对象（即坝段内的孔洞等）的组装，二是非溢流基本实体图元对象（即坝段）之间的位置组装。
非溢流坝参数
非溢流坝段基本实体对象中的参数提取是以坝轴线和实际高程为基准的，所以当坝体的坝轴线的位置确立后，所建立的非溢流坝段基本实体对象三维模型在给出的三维坐标系中的x,z的位置坐标也就确定不变了.这个特征对于其他的图元也是一样的。因此，对于第一点，是要确定包含于非溢流坝段基本实体图元对象中的图元对象相对y轴的位置，方法是给这些图元对象一个组装控制参数youju，即描述这些图元对象的特征点到坝段右面（从上游面看）的相对距离，当这个参数值确定后，它们在每个非溢流坝段中的位置也就确定了。而对于第二点，是要确定每个三维非溢流基本实体图元对象在y轴上的位置，笔者在此引用了一个基准面的概念，即人为地在坐标系中确定的一个固定的xz面，当给定它的图元对象组装控制参数jzhun，即坝段右面（从上游面看）到基准面的距离后，这个非溢流基本实体图元对象在坐标系中的位置就惟一确定了.此方法对于溢流坝段也同样适用.?
在同一个坐标系中形成所有的图元对象模型后，给定一个合适的组装控制参数，通过相应的布尔运算，即形成一个重力坝的三维实体。
非溢流坝剖面设计
1．确定剖面。
（1）坝顶高程的确定：分别考虑设计和校核两种情况。
（2）坝顶宽度的确定：一般地，坝顶宽度取最大坝高的8%~10%，且不小于3m。若有交通要求或移动式启闭设施时，应根据实际需要确定。
（3）上、下游坝坡及起坡点的确定
（4）坝段长度。
2．挡水坝强度和稳定验算。
根据规范所要求的基本荷载组合和偶然荷载组合，进行承载能力极限状态验算和坝体上下游面拉应力正常使用极限状态计算。其中前者验算的内容包括：
（1）坝体及坝基强度验算；
（2）坝体与坝基接触面抗滑稳定计算；
（3）坝体层面抗滑稳定计算；
（4）坝基深层软弱结构面抗滑稳定计算。